激光爆破有望解决全球塑料问题

2024-07-16 10:58

近日，研究人员宣布开发了一种利用激光爆破塑料和其他材料分子的方式，将其分解为最小的部分，以便将来重新利用。

该方法涉及将这些材料放置在称为过渡金属二硫属化合物的二维材料之上，然后用光照射它们。

这一发现有可能改进我们目前难以分解的塑料的处理方式。相关研究结果已发表在《自然·通讯》杂志上。

“通过利用这些独特的反应，我们可以探索将环境污染物转化为有价值的可再利用化学品的新途径，从而推动更可持续和循环经济的发展，”德克萨斯大学奥斯汀分校Cockrell工程学院Walker机械工程系教授、该项目负责人之一Yuebing Zheng表示，“这一发现对解决环境挑战和推进绿色化学领域具有重要意义。”

塑料污染已经成为全球环境危机，每年有数百万吨塑料废物积累在垃圾填埋场和海洋中。传统的塑料降解方法往往能耗高、对环境有害且效果不佳。研究人员设想利用这一新发现开发高效的塑料回收技术，以减少污染。

研究人员使用低功率光打破塑料的化学键，并创建新的化学键，将材料转化为发光碳点。由于碳基纳米材料的多种能力，这些碳点需求量很大，并且可能用于下一代计算机设备中的存储装置。

“将永远无法降解的塑料转化为对许多不同行业有用的材料，这令人兴奋，”加州大学伯克利分校的博士后学生Jingang Li说，他在德州大学奥斯汀分校开始了这项研究。

他提到的这一具体反应称为“C-H 活化”，即有机分子中的碳-氢键被选择性打破并转化为新的化学键。在这项研究中，二维材料催化了这种反应，使氢分子变成气体，从而让碳分子彼此结合形成储存信息的碳点。

需要进一步研究和开发以优化这种光驱动的C-H活化过程，并将其规模化用于工业应用。然而，这项研究代表了在寻找塑料废物管理可持续解决方案方面的重要进展。

该研究展示的光驱动 C-H 活化过程可以应用于许多长链有机化合物，包括常用于纳米材料系统的聚乙烯和表面活性剂。

其他合著者来自德州大学奥斯汀分校、日本东北大学、加州大学伯克利分校、劳伦斯伯克利国家实验室、贝勒大学和宾夕法尼亚州立大学。

该工作得到了美国国立卫生研究院、国家科学基金会、日本学术振兴会、广濑基金会和中国国家自然科学基金的资助。